EP4080666A1 - Batteriemodulverbinder, verfahren zum herstellen eines batteriemodulverbinders und batteriesystem - Google Patents

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EP4080666A1 EP22163765.5A EP22163765A EP4080666A1 EP 4080666 A1 EP4080666 A1 EP 4080666A1 EP 22163765 A EP22163765 A EP 22163765A EP 4080666 A1 EP4080666 A1 EP 4080666A1
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battery module
wire mesh
module connector
battery
spring
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Lisa Draexlmaier GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module connector, a method for producing such a battery module connector and a battery system.
  • the distance between the individual battery modules of a battery system can vary by a few millimeters due to production. The distance can also continue to change during operation due to thermal and/or mechanical loads. Accordingly, when using rigid battery module connectors, such as copper blocks, the battery module connectors and/or the battery modules connected to them can be subject to high mechanical stress.
  • the object of the invention is to improve the electrical contacting of two battery modules.
  • the object of the invention is to provide a battery module connector that is flexible in the longitudinal direction and that enables reliable electrical contacting.
  • a battery module connector can be implemented with a flexible wire mesh.
  • distance fluctuations of several millimeters, in particular of more than plus/minus three millimeters, can be compensated for.
  • the mechanical stress on the battery module connector and the battery modules connected to it can thus be significantly reduced.
  • the wires can be pressed against one another by means of spring force.
  • a secure contact can be guaranteed.
  • excessive heating of the wire mesh can thereby be avoided.
  • a first aspect of the invention relates to a battery module connector for electrically conductively connecting two battery modules.
  • the battery module connector comprises a first contact element for electrically conductively contacting a first battery module, a second contact element for electrically conductively contacting a second battery module, a ribbon-shaped wire mesh which is electrically conductively connected at its first end to the first contact element and at its second end to the second contact element and at least one spring element inserted into a portion of the wire mesh between the first end and the second end and configured to apply a spring force to the portion such that the portion is expanded radially to a longitudinal axis of the wire mesh.
  • the battery modules can be components of a battery system.
  • the battery modules can be connected to one another in series and/or in parallel via one or more battery module connectors.
  • the battery system can be a high-voltage battery with a nominal voltage of at least 300 V, in particular at least 400 V, for example.
  • the battery module connector can also be referred to as a high-voltage connector.
  • the battery system can be a traction battery for an electric vehicle such as an electric car, electric truck, electric bus, or electric two-wheeler.
  • an electric vehicle such as an electric car, electric truck, electric bus, or electric two-wheeler.
  • other applications of the battery system are also possible.
  • the battery system can be designed as a lithium-ion battery, for example in the form of a lithium-polymer battery or a lithium-iron phosphate battery.
  • a lithium-ion battery for example in the form of a lithium-polymer battery or a lithium-iron phosphate battery.
  • other embodiments of the battery system are also conceivable.
  • Each battery module can include a plurality of battery cells.
  • the battery module can include sensors for measuring a voltage, a current and/or a temperature of the battery cells and/or control electronics for influencing a voltage, a current and/or a temperature of the battery cells.
  • the battery module can also include a module housing for accommodating the battery cells, the sensors and/or the control electronics.
  • a battery cell can generally be understood as a galvanic cell for converting chemical and electrical energy.
  • the battery cell can include two electrodes and an electrolyte.
  • the battery cells can be designed, for example, as prismatic cells and/or as so-called pouch cells with a bag-like or pocket-like outer shell.
  • the battery cells can be connected to one another in series and/or in parallel.
  • a wire mesh can be understood to mean a flexible band produced by interlacing a plurality of wires, for example in the form of a plait and/or tube.
  • the wire mesh can be braided from a number of wire strands, with each wire strand, also referred to as a strand, being made from a number of individual wires.
  • the wire mesh can be braided from copper wires, for example.
  • other wire materials are also conceivable.
  • the first or second contact element can be a copper block, for example.
  • the contact elements can be made of the same material as the wire mesh or of a different material than the wire mesh.
  • the contact elements can be materially and/or non-positively connected to the respective ends of the Be connected wire mesh, for example by soldering and / or welding.
  • the contact elements can be designed as screw terminals.
  • other embodiments of the contact elements familiar to a person skilled in the art are also possible.
  • the spring element can, for example, be inserted and/or braided into the wire mesh.
  • the spring element can be designed as a tube, for example.
  • the outer diameter of the tube can be selected in such a way that the wire mesh is expanded with a certain spring force by inserting the tube into the wire mesh.
  • the tube can be made of plastic and/or metal.
  • the spring element can be designed, for example, as a tubular or tubular latticework similar to a stent in medical technology.
  • the spring element can be designed as a leaf spring element with two leaf springs mounted opposite one another, also called an elliptical spring.
  • the spring element can be designed to apply the spring force to the wire mesh in such a way that the wire mesh is slightly bulged at least in sections. This results in an overall tightening of the wire mesh, i. That is, gaps can be prevented from forming between the individual wires or wire strands of the wire mesh when the wire mesh is compressed. Thus, on the one hand, the risk of excessive heating of the wire mesh and/or sparking between the individual wires and/or strands of wire can be significantly reduced. On the other hand, excessive tensile stress on the wire mesh can thus be avoided.
  • the spring force can be selected depending on a length compensation tolerance to be achieved.
  • the length compensation tolerance can be at least plus/minus 3 mm, for example. However, length compensation tolerances of at least plus/minus 10 mm are also possible.
  • the spring force should be chosen so that the wire mesh is not loosened excessively when compressed. On the other hand, the spring force should be selected in such a way that the individual wires or wire strands of the wire mesh are not excessively subjected to tensile stress or, if possible, only to a very small extent when stretched.
  • the spring element can be used to ensure that the wires and/or wire strands of the wire mesh are always tightly packed against one another when the wire mesh is stretched and/or compressed within a permissible tolerance range.
  • the permissible tolerance range can be chosen to be significantly larger than in embodiments without such a spring element, for example larger than plus/minus 3 mm, preferably larger than plus/minus 10 mm. Damage to the battery module connector and/or the battery modules connected to it during assembly and/or during operation can thus be avoided without functional restrictions having to be accepted as a result.
  • the manufacturing effort involved in positioning and/or fixing the battery modules can also be significantly reduced.
  • a second aspect of the invention relates to a battery system that includes at least a first battery module and a second battery module and at least one battery module connector according to an embodiment of the first aspect of the invention.
  • the first battery module and the second battery module are electrically conductively connected to one another via the battery module connector.
  • Such a battery system can be produced simply and inexpensively due to the simplified electrical contacting of the battery modules.
  • a third aspect of the invention relates to a method for manufacturing a battery module connector according to an embodiment of the first aspect of the invention.
  • the method comprises at least the following steps, which can preferably be carried out in the order given: producing the strip-shaped wire mesh by interlacing a plurality of wires, the at least one spring element being inserted into the wire mesh when the wires are interlaced, and electrically conductively connecting the wire mesh at its first end with the first contact element and at its second end with the second contact element.
  • the spring element can be inserted into a section between the first end and the second end of the wire mesh during the production of the wire mesh.
  • the spring element in the manufacture of the wire mesh braided at least in sections of the wires and / or with the wires are intertwined.
  • An additional step for inserting the spring element into the (finished) wire mesh can thus be omitted.
  • the spring element is made when the wire mesh is made.
  • the spring element can be braided from wires and/or plastic fibers, for example to form a tubular lattice mesh, which can also be referred to as a stent.
  • the wire mesh and the spring element can each be produced in one and the same production step.
  • the spring element is designed as a tube.
  • the tube can be a plastic or metal tube or a combination of both.
  • Such a tubular spring element can be produced inexpensively and can be inserted into the wire mesh with little effort, for example by being pushed into an open end of the wire mesh or between individual wire strands of the wire mesh.
  • the spring element is designed as a tubular latticework for loading the section with the spring force.
  • the mesh can be braided from wires and/or plastic fibers.
  • the latticework can be designed similar to a stent, for example.
  • the spring element can thus be designed to be particularly compact and flexible.
  • the spring element comprises two leaf springs arranged opposite one another for applying the spring force to the section.
  • the leaf springs can be made of metal and/or plastic.
  • the wire mesh can extend at least partially around the leaf springs in the circumferential direction.
  • the leaf springs can be designed to apply the spring force to the wire mesh in opposite radial directions. This embodiment can also a permanent tightening of the wire mesh, especially in the compressed state of the wire mesh, can be guaranteed.
  • the wire mesh is tubular.
  • the wire mesh can be designed as an elongate, flexible hollow body with at least one open end.
  • the spring element can have been pushed into the wire mesh via the open end. This enables the battery module connector to be manufactured easily.
  • a plurality of spring elements are inserted into different sections of the wire mesh between the first end and the second end and configured to apply a spring force to the different sections in such a way that the different sections are expanded radially to the longitudinal axis of the wire mesh.
  • the spring elements of different sections can have identical or different spring properties. In this way, the flexibility of the wire mesh can be increased, which is particularly advantageous when the wire mesh is longer.
  • FIG. 1a 1 schematically shows a battery system 100 which comprises a first battery module 102 and a second battery module 104 .
  • Each of the battery modules 102, 104 has a positive pole ("+”) and a negative pole ("-") for electrical contacting.
  • the two battery modules 102 , 104 are connected to one another in series via a battery module connector 106 .
  • the battery modules 102, 104 can be high-voltage lithium-ion batteries, for example.
  • the battery module connector 106 includes a first contact element 108, which is electrically conductively connected to the negative pole of the first battery module 102, and a second contact element 110, which is electrically conductively connected to the positive pole of the second battery module 104.
  • the contact elements 108, 110 can be screwed to the respective negative or positive pole.
  • the contact elements 108, 110 can each be designed as a copper block, for example. However, other embodiments of the contact elements 108, 110 familiar to a person skilled in the art are also possible.
  • the battery module connector 106 includes a strip-shaped wire mesh 112, which is braided from a plurality of individual wires 113, in particular copper wires.
  • the wire mesh 112 can be braided in the form of a plait and/or tube.
  • the two contact elements 108, 110 are electrically conductively connected to one another via the wire mesh 112.
  • the wire mesh 112 can be welded and/or soldered to the first contact element 108 at its first end and to the second contact element 110 at its second end, for example.
  • a non-positive and/or positive connection of the two contact elements 108, 110 to the wire mesh 112 is also conceivable.
  • a spring element 114 is inserted into a section of the wire mesh 112 located between the two contact elements 108 , 110 .
  • the spring element 114 can be designed to apply a radially outward spring force to the wire mesh 112 relative to its longitudinal axis 116 over a large area (marked with several small arrows), so that a slight bulging of the wire mesh 112 is caused. As a result, the individual wires 113 are pressed against one another, ie fixed relative to one another.
  • the wire mesh 112 when the wire mesh 112 is compressed, for example due to manufacturing and/or operational fluctuations in a horizontal distance between the two battery modules 102, 104 (indicated by a double arrow), gaps, ie possible creepage distances, between the individual wires can be prevented 113 form.
  • Figure 1b shows the battery module connector 106 in cross section. It can be seen here that the spring element 114 can apply the spring force circumferentially in the tangential direction to the wire mesh 112 , which in this case is embodied in the form of a hose, for example. It is also possible for the wire mesh 112 to be acted upon by the spring force in two opposite radial directions, as shown in FIG figure 3 illustrated.
  • the spring element 114 can be tubular, as exemplified in FIGS Figures 1a to 2 shown.
  • the spring element 114 can be inserted between the individual wires 113 .
  • the spring element 114 can be at least partially wrapped by the individual wires 113 and/or braided therewith.
  • the spring element 114 can be embodied as a tubular lattice mesh 200 for applying the spring force to the wire mesh 112, somewhat similar to a stent (see FIG figure 2 ).
  • the spring element 114 can be designed as a leaf spring arrangement made up of at least two leaf springs 300 (see FIG figure 3 ).
  • the leaf springs 300 can be arranged opposite one another within the wire mesh 112 and—as mentioned above—be designed to apply the spring force to the wire mesh 112 in two opposite radial directions (indicated by two oppositely directed arrows).
  • spring element 114 it is possible for more than one spring element 114 to be inserted into the wire mesh 112 .
  • a plurality of lattice meshes 200 and/or a plurality of leaf spring arrangements each consisting of two leaf springs 300 can be arranged in and/or on the wire mesh 112, as shown in figure 3 is indicated schematically.
  • the spring element 114 is already inserted into the wire mesh 112 during the manufacture of the wire mesh 112, i. H. braided around by it and/or braided into it.
  • the two ends of the wire mesh 112 can then be electrically conductively connected to the respective contact element 108 or 110 .
  • the devices and methods described in detail above are exemplary embodiments, the devices and methods can be modified to a large extent in the usual manner by a person skilled in the art without departing from the scope of the invention.
  • the mechanical arrangements and the size ratios of the individual elements to one another are merely exemplary.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Batteriemodulverbinder (106) zum elektrisch leitfähigen Verbinden zweier Batteriemodule (102, 104). Der Batteriemodulverbinder (106) umfasst ein erstes Kontaktelement (108) zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren eines ersten Batteriemoduls (102), ein zweites Kontaktelement (110) zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren eines zweiten Batteriemoduls (104), ein bandförmiges Drahtgeflecht (112), das an seinem ersten Ende mit dem ersten Kontaktelement (108) und an seinem zweiten Ende mit dem zweiten Kontaktelement (110) elektrisch leitfähig verbunden ist, und mindestens ein Federelement (114), das in einen Abschnitt des Drahtgeflechts (112) zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende eingefügt ist und ausgebildet ist, um den Abschnitt derart mit einer Federkraft zu beaufschlagen, dass der Abschnitt radial zu einer Längsachse (116) des Drahtgeflechts (112) aufgedehnt wird.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Batteriemodulverbinder, ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Batteriemodulverbinders sowie ein Batteriesystem.
    • Stand der Technik
  • Der Abstand zwischen einzelnen Batteriemodulen eines Batteriesystems, etwa einer Antriebsbatterie für ein Elektrofahrzeug, kann fertigungsbedingt um einige Millimeter schwanken. Auch kann sich der Abstand im Betrieb aufgrund thermischer und/oder mechanischer Belastungen weiter ändern. Dementsprechend kann es bei der Verwendung starrer Batteriemodulverbinder, wie etwa von Kupferblöcken, zu einer starken mechanischen Beanspruchung der Batteriemodulverbinder und/oder der damit verbundenen Batteriemodule kommen.
    • Beschreibung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die elektrische Kontaktierung zweier Batteriemodule zu verbessern. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, einen in Längsrichtung flexiblen Batteriemodulverbinder bereitzustellen, der eine sichere elektrische Kontaktierung ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. Insbesondere können die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.
  • Der im Folgenden beschriebene Ansatz beruht im Wesentlichen darauf, dass ein Batteriemodulverbinder mit einem flexiblen Drahtgeflecht realisiert werden kann. Damit können Abstandsschwankungen von mehreren Millimetern, insbesondere von mehr als plus/minus drei Millimetern, ausgeglichen werden. Somit kann die mechanische Beanspruchung des Batteriemodulverbinders und der damit verbundenen Batteriemodule erheblich reduziert werden. Um zu verhindern, dass sich Lücken zwischen den Drähten des Drahtgeflechts bilden, etwa beim Stauchen des Drahtgeflechts, können die Drähte mittels Federkraft gegeneinandergedrückt werden. Somit kann eine sichere Kontaktierung gewährleistet werden. Insbesondere kann dadurch eine übermäßige Erwärmung des Drahtgeflechts vermieden werden.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Batteriemodulverbinder zum elektrisch leitfähigen Verbinden zweier Batteriemodule. Der Batteriemodulverbinder umfasst ein erstes Kontaktelement zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren eines ersten Batteriemoduls, ein zweites Kontaktelement zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren eines zweiten Batteriemoduls, ein bandförmiges Drahtgeflecht, das an seinem ersten Ende mit dem ersten Kontaktelement und an seinem zweiten Ende mit dem zweiten Kontaktelement elektrisch leitfähig verbunden ist, und mindestens ein Federelement, das in einen Abschnitt des Drahtgeflechts zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende eingefügt ist und ausgebildet ist, um den Abschnitt derart mit einer Federkraft zu beaufschlagen, dass der Abschnitt radial zu einer Längsachse des Drahtgeflechts aufgedehnt wird.
  • Die Batteriemodule können Komponenten eines Batteriesystems sein. Die Batteriemodule können über einen oder mehrere Batteriemodulverbinder miteinander in Reihe und/oder parallelgeschaltet sein.
  • Bei dem Batteriesystem kann es sich beispielsweise um eine Hochvoltbatterie mit einer Nennspannung von mindestens 300 V, insbesondere von mindestens 400 V, handeln. In diesem Kontext kann der Batteriemodulverbinder auch als Hochvoltverbinder bezeichnet werden.
  • Beispielsweise kann das Batteriesystem eine Antriebsbatterie für ein Elektrofahrzeug wie etwa ein Elektroauto, Elektrolastwagen, Elektrobus oder Elektrozweirad sein. Möglich sind aber auch andere Anwendungen des Batteriesystems.
  • Insbesondere kann das Batteriesystem als Lithium-Ionen-Akkumulator ausgeführt sein, etwa in Form eines Lithium-Polymer-Akkumulators oder eines Lithium-Eisenphosphat-Akkumulators. Denkbar sind aber auch andere Ausführungsformen des Batteriesystems.
  • Jedes Batteriemodul kann eine Mehrzahl von Batteriezellen umfassen. Zusätzlich zu den Batteriezellen kann das Batteriemodul eine Sensorik zum Messen einer Spannung, eines Stroms und/oder einer Temperatur der Batteriezellen und/oder eine Steuerelektronik zum Beeinflussen einer Spannung, eines Stroms und/oder einer Temperatur der Batteriezellen umfassen. Das Batteriemodul kann ferner ein Modulgehäuse zum Aufnehmen der Batteriezellen, der Sensorik und/oder der Steuerelektronik umfassen.
  • Unter einer Batteriezelle kann im Allgemeinen eine galvanische Zelle zur Umwandlung zwischen chemischer und elektrischer Energie verstanden werden. Hierzu kann die Batteriezelle zwei Elektroden und einen Elektrolyten umfassen. Die Batteriezellen können beispielsweise als prismatische Zellen und/oder als sogenannte Pouch-Zellen mit beutel- oder taschenartiger Außenhülle ausgeführt sein. Die Batteriezellen können miteinander in Reihe und/oder parallelgeschaltet sein.
  • Unter einem Drahtgeflecht kann ein durch Verflechten mehrerer Drähte hergestelltes flexibles Band, etwa in Zopf- und/oder Schlauchform, verstanden werden. Beispielsweise kann das Drahtgeflecht aus mehreren Drahtsträngen geflochten sein, wobei jeder Drahtstrang, auch Litze genannt, aus mehreren Einzeldrähten hergestellt sein kann. Das Drahtgeflecht kann beispielsweise aus Kupferdrähten geflochten sein. Denkbar sind aber auch andere Drahtmaterialien.
  • Bei dem ersten bzw. zweiten Kontaktelement kann es sich beispielsweise um einen Kupferblock handeln. Die Kontaktelemente können aus dem gleichen Material wie das Drahtgeflecht oder aus einem anderen Material als das Drahtgeflecht hergestellt sein. Die Kontaktelemente können stoff- und/oder kraftschlüssig mit den jeweiligen Enden des Drahtgeflechts verbunden sein, beispielsweise durch Löten und/oder Schweißen. Beispielsweise können die Kontaktelemente als Schraubterminals ausgeführt sein. Möglich sind aber auch andere, dem Fachmann geläufige Ausführungsformen der Kontaktelemente.
  • Das Federelement kann beispielsweise in das Drahtgeflecht eingeschoben und/oder eingeflochten sein.
  • Im einfachsten Fall kann das Federelement beispielsweise als Rohr ausgeführt sein. Der Außendurchmesser des Rohrs kann so gewählt sein, dass das Drahtgeflecht durch Einfügen des Rohrs in das Drahtgeflecht mit einer gewissen Federkraft aufgedehnt wird. Das Rohr kann aus Kunststoff und/oder Metall gefertigt sein.
  • Alternativ kann das Federelement beispielsweise als rohr- oder schlauchförmiges Gittergeflecht ähnlich einem Stent in der Medizintechnik ausgeführt sein.
  • Als weitere Alternative kann das Federelement als Blattfederelement mit zwei gegeneinander montierten Blattfedern ausgeführt sein, auch Elliptikfeder genannt.
  • Das Federelement kann ausgebildet sein, um das Drahtgeflecht derart mit der Federkraft zu beaufschlagen, dass das Drahtgeflecht zumindest abschnittsweise leicht ausgebeult wird. Dadurch wird insgesamt eine Straffung des Drahtgeflechts bewirkt, d. h., es kann verhindert werden, dass sich beim Stauchen des Drahtgeflechts Lücken zwischen den einzelnen Drähten oder Drahtsträngen des Drahtgeflechts bilden. Somit kann zum einen das Risiko einer übermäßigen Erwärmung des Drahtgeflechts und/oder einer Funkenbildung zwischen den einzelnen Drähten und/oder Drahtsträngen erheblich gesenkt werden. Zum anderen kann somit eine übermäßige Zugbeanspruchung des Drahtgeflechts vermieden werden.
  • Die Federkraft kann in Abhängigkeit von einer zu erreichenden Längenausgleichstoleranz gewählt sein. Die Längenausgleichstoleranz kann beispielsweise mindestens plus/minus 3 mm betragen. Möglich sind aber auch Längenausgleichstoleranzen von mindestens plus/minus 10 mm. Die Federkraft sollte so gewählt sein, dass das Drahtgeflecht beim Stauchen nicht übermäßig aufgelockert wird. Andererseits sollte die Federkraft so gewählt sein, dass die einzelnen Drähten oder Drahtstränge des Drahtgeflechts beim Strecken nicht übermäßig oder möglichst nur in sehr geringem Ausmaß auf Zug belastet werden.
  • Mit anderen Worten kann mittels des Federelements sichergestellt werden, dass die Drähte und/oder Drahtstränge des Drahtgeflechts beim Strecken und/oder Stauchen des Drahtgeflechts innerhalb eines zulässigen Toleranzbereichs stets eng paketiert aneinanderliegen. Vorteilhaft ist zudem, dass der zulässige Toleranzbereich im Vergleich zu Ausführungsformen ohne ein solches Federelement deutlich größer gewählt werden kann, beispielsweise größer als plus/minus 3 mm, vorzugsweise größer als plus/minus 10 mm. Somit können Beschädigungen des Batteriemodulverbinders und/oder der damit verbundenen Batteriemodule bei der Montage und/oder im Betrieb vermieden werden, ohne dass dafür funktionale Einschränkungen in Kauf genommen werden müssten. Auch kann der Fertigungsaufwand bei der Positionierung und/oder Fixierung der Batteriemodule deutlich reduziert werden.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Batteriesystem, das mindestens ein erstes Batteriemodul und ein zweites Batteriemodul sowie mindestens einen Batteriemodulverbinder gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung umfasst. Dabei sind das erste Batteriemodul und das zweite Batteriemodul über den Batteriemodulverbinder elektrisch leitfähig miteinander verbunden. Ein solches Batteriesystem kann aufgrund der vereinfachten elektrischen Kontaktierung der Batteriemodule einfach und kostengünstig hergestellt werden.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemodulverbinders gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte, die vorzugsweise in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden können: Herstellen des bandförmigen Drahtgeflechts durch Verflechten mehrerer Drähte, wobei das mindestens eine Federelement beim Verflechten der Drähte in das Drahtgeflecht eingefügt wird, und elektrisch leitfähiges Verbinden des Drahtgeflechts an seinem ersten Ende mit dem ersten Kontaktelement und an seinem zweiten Ende mit dem zweiten Kontaktelement.
  • Anders ausgedrückt kann das Federelement bereits bei der Herstellung des Drahtgeflechts in einen Abschnitt zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Drahtgeflechts eingefügt werden. Beispielsweise kann das Federelement beim Herstellen des Drahtgeflechts zumindest abschnittweise von den Drähten umflochten und/oder mit den Drähten verflochten werden. Somit kann ein zusätzlicher Schritt zum Einfügen des Federelements in das (fertige) Drahtgeflecht entfallen.
  • Es ist möglich, dass das Federelement beim Herstellen des Drahtgeflechts hergestellt wird. Beispielsweise kann das Federelement ähnlich wie das Drahtgeflecht aus Drähten und/oder Kunststofffasern geflochten werden, etwa zu einem rohrförmigen Gittergeflecht, das auch als Stent bezeichnet werden kann. Anders ausgedrückt können das Drahtgeflecht und das Federelement jeweils in ein und demselben Herstellungsschritt hergestellt werden.
  • Merkmale des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung können auch Merkmale des Batteriemodulverbinders sein und umgekehrt.
  • Mögliche Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung können unter anderem und ohne die Erfindung einzuschränken als auf nachfolgend beschriebenen Ideen und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das Federelement als Rohr ausgeführt. Das Rohr kann ein Kunststoff- oder Metallrohr oder eine Kombination aus beidem sein. Ein solches rohrförmiges Federelement kann kostengünstig hergestellt werden und mit geringem Aufwand in das Drahtgeflecht eingefügt werden, beispielsweise durch Einschieben in ein offenes Ende des Drahtgeflechts oder zwischen einzelne Drahtstränge des Drahtgeflechts.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das Federelement als rohrförmiges Gittergeflecht zum Beaufschlagen des Abschnitts mit der Federkraft ausgeführt. Das Gittergeflecht kann aus Drähten und/oder Kunststofffasern geflochten sein. Das Gittergeflecht kann beispielsweise ähnlich einem Stent ausgeführt sein. Damit kann das Federelement besonders kompakt und flexibel ausgeführt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Federelement zwei einander gegenüberliegend angeordnete Blattfedern zum Beaufschlagen des Abschnitts mit der Federkraft. Die Blattfedern können aus Metall und/oder Kunststoff hergestellt sein. Das Drahtgeflecht kann sich in Umfangsrichtung zumindest teilweise um die Blattfedern erstrecken. Dabei können die Blattfedern ausgebildet sein, um das Drahtgeflecht in entgegengesetzte radiale Richtungen mit der Federkraft zu beaufschlagen. Auch durch diese Ausführungsform kann eine dauerhafte Straffung des Drahtgeflechts, insbesondere im gestauchten Zustand des Drahtgeflechts, gewährleistet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das Drahtgeflecht schlauchförmig ausgeführt. Mit anderen Worten kann das Drahtgeflecht als länglicher, flexibler Hohlkörper mit mindestens einem offenen Ende ausgeführt sein. Dabei kann das Federelement über das offene Ende in das Drahtgeflecht eingeschoben worden sein. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung des Batteriemodulverbinders.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind mehrere Federelemente in unterschiedliche Abschnitte des Drahtgeflechts zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende eingefügt und ausgebildet, um die unterschiedlichen Abschnitte derart mit einer Federkraft zu beaufschlagen, dass die unterschiedlichen Abschnitte radial zur Längsachse des Drahtgeflechts aufgedehnt werden. Die Federelemente unterschiedlicher Abschnitte können identische oder unterschiedliche Federeigenschaften aufweisen. Damit kann die Flexibilität des Drahtgeflechts erhöht werden, was insbesondere bei längeren Ausführungen des Drahtgeflechts von Vorteil ist.
    • Kurze Figurenbeschreibung
  • Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1a
    ein Batteriesystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    Figur 1
    b eine Querschnittsansicht eines Batteriemodulverbinders aus Figur 1a.
    Figur 2
    ein Federelement für einen Batteriemodulverbinder gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    Figur 3
    einen Abschnitt eines Batteriemodulverbinders gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
    • Detaillierte Beschreibung
  • Figur 1a zeigt schematisch ein Batteriesystem 100, das ein erstes Batteriemodul 102 und ein zweites Batteriemodul 104 umfasst. Jedes der Batteriemodule 102, 104 weist einen Pluspol ("+") und einen Minuspol ("-") zur elektrischen Kontaktierung auf. In diesem Beispiel sind die beiden Batteriemodule 102, 104 über einen Batteriemodulverbinder 106 miteinander in Reihe geschaltet.
  • Bei den Batteriemodulen 102, 104 kann es sich beispielsweise um Hochvolt-Lithium-Ionen-Akkumulatoren handeln.
  • Der Batteriemodulverbinder 106 umfasst ein erstes Kontaktelement 108, das mit dem Minuspol des ersten Batteriemoduls 102 elektrisch leitfähig verbunden ist, und ein zweites Kontaktelement 110, das mit dem Pluspol des zweiten Batteriemoduls 104 elektrisch leitfähig verbunden ist. Beispielsweise können die Kontaktelemente 108, 110 mit dem jeweiligen Minus- bzw. Pluspol verschraubt sein.
  • Die Kontaktelemente 108, 110 können beispielsweise jeweils als Kupferblock ausgeführt sein. Möglich sind aber auch andere, dem Fachmann geläufige Ausführungsformen der Kontaktelemente 108, 110.
  • Des Weiteren umfasst der Batteriemodulverbinder 106 ein bandförmiges Drahtgeflecht 112, das aus mehreren Einzeldrähten 113, insbesondere aus Kupferdrähten, geflochten ist. Beispielsweise kann das Drahtgeflecht 112 zopf- und/oder schlauchförmig geflochten sein.
  • Die beiden Kontaktelemente 108, 110 sind über das Drahtgeflecht 112 elektrisch leitfähig miteinander verbunden. Hierzu kann das Drahtgeflecht 112 beispielsweise an seinem ersten Ende mit dem ersten Kontaktelement 108 und an seinem zweiten Ende mit dem zweiten Kontaktelement 110 verschweißt und/oder verlötet sein. Denkbar ist aber auch eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung der beiden Kontaktelemente 108, 110 mit dem Drahtgeflecht 112.
  • In einen zwischen den beiden Kontaktelementen 108, 110 befindlichen Abschnitt des Drahtgeflechts 112 ist ein Federelement 114 eingefügt. Das Federelement 114 kann ausgebildet sein, um das Drahtgeflecht 112 relativ zu dessen Längsachse 116 flächig mit einer radial nach außen gerichteten Federkraft zu beaufschlagen (markiert mit mehreren kleinen Pfeilen), sodass eine leichte Ausbeulung des Drahtgeflechts 112 bewirkt wird. Dadurch werden die Einzeldrähte 113 gegeneinandergedrückt, d. h. relativ zueinander fixiert. Somit kann beispielsweise bei einer Stauchung des Drahtgeflechts 112, etwa aufgrund fertigungs- und/oder betriebsbedingter Schwankungen eines horizontalen Abstands zwischen den beiden Batteriemodulen 102, 104 (angedeutet mit einem Doppelpfeil), verhindert werden, dass sich Lücken, d. h. mögliche Kriechstrecken, zwischen den Einzeldrähten 113 bilden.
  • Figur 1b zeigt den Batteriemodulverbinder 106 im Querschnitt. Dabei ist zu erkennen, dass das Federelement 114 das Drahtgeflecht 112, das hier beispielhaft schlauchförmig ausgeführt ist, in tangentialer Richtung umlaufend mit der Federkraft beaufschlagen kann. Möglich ist auch, dass das Drahtgeflecht 112 in zwei entgegengesetzten radialen Richtungen mit der Federkraft beaufschlagt wird, wie in Figur 3 veranschaulicht.
  • Das Federelement 114 kann rohrartig ausgeführt sein, wie beispielhaft in den Figuren 1a bis 2 gezeigt.
  • Es ist möglich, dass das Federelement 114 zwischen die Einzeldrähte 113 eingeschoben ist. Beispielsweise kann das Federelement 114 zumindest teilweise von den Einzeldrähten 113 umwickelt und/oder damit verflochten sein.
  • Beispielsweise kann das Federelement 114 als rohrförmiges Gittergeflecht 200 zum Beaufschlagen des Drahtgeflechts 112 mit der Federkraft ausgeführt sein, etwa ähnlich einem Stent (siehe Figur 2).
  • Alternativ kann das Federelement 114 als eine Blattfederanordnung aus mindestens zwei Blattfedern 300 ausgeführt sein (siehe Figur 3). Die Blattfedern 300 können dabei einander gegenüberliegend innerhalb des Drahtgeflechts 112 angeordnet sein und - wie weiter oben erwähnt - ausgebildet sein, um das Drahtgeflecht 112 in zwei entgegengesetzten radialen Richtungen mit der Federkraft zu beaufschlagen (angedeutet durch zwei entgegengesetzt gerichtete Pfeile).
  • Es ist möglich, dass in das Drahtgeflecht 112 mehr als ein Federelement 114 eingefügt ist. Beispielsweise können in und/oder an dem Drahtgeflecht 112 hintereinander mehrere Gittergeflechte 200 und/oder mehrere Blattfederanordnungen aus jeweils zwei Blattfedern 300 angeordnet sein, wie es in Figur 3 schematisch angedeutet ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Federelement 114 bereits bei der Herstellung des Drahtgeflechts 112 in das Drahtgeflecht 112 eingefügt wird, d. h. von diesem umflochten und/oder in dieses eingeflochten wird. Anschließend können die beiden Enden des Drahtgeflechts 112 mit dem jeweiligen Kontaktelement 108 bzw. 110 elektrisch leitfähig verbunden werden.
  • Da es sich bei den vorangehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren um Ausführungsbeispiele handelt, können die Vorrichtungen und Verfahren in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 100
    Batteriesystem
    102
    erstes Batteriemodul
    104
    zweites Batteriemodul
    106
    Batteriemodulverbinder
    108
    erstes Kontaktelement
    110
    zweites Kontaktelement
    112
    Drahtgeflecht
    113
    Einzeldraht
    114
    Federelement
    116
    Längsachse
    200
    Gittergeflecht
    300
    Blattfeder

Claims (9)

  1. Batteriemodulverbinder (106) zum elektrisch leitfähigen Verbinden zweier Batteriemodule (102, 104), wobei der Batteriemodulverbinder (106) umfasst:
    ein erstes Kontaktelement (108) zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren eines ersten Batteriemoduls (102);
    ein zweites Kontaktelement (110) zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren eines zweiten Batteriemoduls (104);
    ein bandförmiges Drahtgeflecht (112), das an seinem ersten Ende mit dem ersten Kontaktelement (108) und an seinem zweiten Ende mit dem zweiten Kontaktelement (110) elektrisch leitfähig verbunden ist; und
    mindestens ein Federelement (114), das in einen Abschnitt des Drahtgeflechts (112) zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende eingefügt ist und ausgebildet ist, um den Abschnitt derart mit einer Federkraft zu beaufschlagen, dass der Abschnitt radial zu einer Längsachse (116) des Drahtgeflechts (112) aufgedehnt wird.
  2. Batteriemodulverbinder (106) nach Anspruch 1,
    wobei das Federelement (114) als Rohr ausgeführt ist.
  3. Batteriemodulverbinder (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Federelement (114) ein rohrförmiges Gittergeflecht (200) zum Beaufschlagen des Abschnitts mit der Federkraft umfasst.
  4. Batteriemodulverbinder (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Federelement (114) zwei einander gegenüberliegend angeordnete Blattfedern (300) zum Beaufschlagen des Abschnitts mit der Federkraft umfasst.
  5. Batteriemodulverbinder (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Drahtgeflecht (112) schlauchförmig ausgeführt ist.
  6. Batteriemodulverbinder (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei mehrere Federelemente (114) in unterschiedliche Abschnitte des Drahtgeflechts (112) zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende eingefügt sind und ausgebildet sind, um die unterschiedlichen Abschnitte derart mit einer Federkraft zu beaufschlagen, dass die unterschiedlichen Abschnitte radial zur Längsachse (116) des Drahtgeflechts (112) aufgedehnt werden.
  7. Batteriesystem (100), umfassend:
    mindestens ein erstes Batteriemodul (102) und ein zweites Batteriemodul (104);
    mindestens einen Batteriemodulverbinder (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Batteriemodul (102) und das zweite Batteriemodul (104) über den Batteriemodulverbinder (106) elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind.
  8. Verfahren zum Herstellen eines Batteriemodulverbinders (106) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verfahren umfasst:
    Herstellen des bandförmigen Drahtgeflechts (112) durch Verflechten mehrerer Drähte (113), wobei das mindestens eine Federelement (114) beim Verflechten der Drähte (113) in das Drahtgeflecht (112) eingefügt wird; und
    Elektrisch leitfähiges Verbinden des Drahtgeflechts (112) an seinem ersten Ende mit dem ersten Kontaktelement (108) und an seinem zweiten Ende mit dem zweiten Kontaktelement (110).
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    wobei das Federelement (114) zumindest abschnittweise von den Drähten (113) umflochten und/oder mit den Drähten (113) verflochten wird.
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